(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続製鋼設備であって、
鉄含有物質を予備還元する予備還元装置と、
製錬炉であって、
溶銑及び/又は溶鋼及び該溶銑及び/又は溶鋼の上の鋼スラグを収容する炉体と、
前記炉体に前記予備還元装置により予備還元された前記鉄含有物質を供給する供給部材と、
前記炉体から前記溶銑及び/又は溶鋼を排出する出鋼口と、を備え、
当該製錬炉は、炭素含有材料を前記鋼スラグに噴射するための、当該鋼スラグに砲口が挿入される少なくとも１つの炭素含有物質噴射ガンをさらに備え、当該製錬炉は、酸素ガスを前記鋼スラグに吹き込むための、当該鋼スラグに砲口が挿入される当該製錬炉の少なくとも１つの酸素ガンをさらに備え、前記炭素含有物質を噴射して前記酸素ガスを吹き込むことにより、フォームスラグ沸騰が前記鋼スラグ中に形成され、前記供給部材は、予備還元された前記鉄含有物質を前記フォームスラグ沸騰領域に供給するように配置される、
製錬炉と、
溶鋼処理容器であって、前記製錬炉の前記出鋼口と連通し、当該製錬炉から前記溶銑及び/又は溶鋼を受け取って該溶銑及び/又は溶鋼を脱炭、脱硫、及び脱燐するために使用される、溶鋼処理容器と、
を備え、
前記炭素含有物質噴射ガン及び前記製錬炉の酸素ガンは、以下の(a)(b)のいずれか１つの態様であることを特徴とする、連続製鋼設備。
(a) 前記少なくとも１つの炭素含有物質噴射ガンは、前記製錬炉の前記少なくとも１つの酸素ガンの直上に配置されること、または、
(b) 前記炭素含有物質噴射ガン及び前記製錬炉の前記酸素ガンは、スリーブ形態の石炭酸素ガンにより構成され、内管が前記炭素含有物質の搬送に使用され、外管が酸素ガスの搬送に使用されること。
【請求項２】
前記炭素含有物質噴射ガン及び前記製錬炉の酸素ガンが、前記(a)の態様であるとき、
前記製錬炉の前記少なくとも１つの酸素ガンは、水平面に対して斜め下方に角度αを形成するように配置され、前記製錬炉の前記酸素ガンの水平投影は、挿入点における前記炉体の内面の法線方向に対して角度βを形成し、前記角度αは１５度〜６０度の範囲であり、前記角度βは０度〜４５度の範囲であることを特徴とする、請求項１に記載の連続製鋼設備。
【請求項３】
前記炭素含有物質噴射ガン及び前記製錬炉の酸素ガンが、前記(a)の態様であるとき、
前記製錬炉の前記少なくとも１つの酸素ガンは、前記炉体の周りに均等に配置される前記製錬炉の複数の酸素ガンを含むことを特徴とする、請求項１に記載の連続製鋼設備。
【請求項４】
前記炭素含有物質噴射ガン及び前記製錬炉の酸素ガンが、前記(a)の態様であるとき、
前記少なくとも１つの炭素含有物質噴射ガンは、水平面に対して斜め下方に角度αを形成するように配置され、前記炭素含有物質噴射ガンの水平投影は、挿入点における前記炉体の内面の法線方向に対して角度βを形成し、前記角度αは１５度〜６０度の範囲であり、前記角度βは０度〜４５度の範囲であることを特徴とする、請求項１に記載の連続製鋼設備。
【請求項５】
前記炭素含有物質噴射ガン及び前記製錬炉の酸素ガンが、前記(a)の態様であるとき、
前記少なくとも１つの炭素含有物質噴射ガンは、前記炉体の周りに均等に配置される複数の炭素含有物質噴射ガンを含むことを特徴とする、請求項１に記載の連続製鋼設備。
【請求項６】
前記炭素含有物質噴射ガン及び前記製錬炉の酸素ガンが、前記(b)の態様であるとき、
前記石炭酸素ガンは、当該石炭酸素ガンの砲口を前記鋼スラグの底部よりもスラグの厚さの１／５〜１／３上方の高さに挿入するように配置されることを特徴とする、請求項１に記載の連続製鋼設備。
【請求項７】
前記炭素含有物質噴射ガン及び前記製錬炉の酸素ガンが、前記(b)の態様であるとき、
前記石炭酸素ガンは、水平面に対して斜め下方に角度αを形成するように配置され、前記石炭酸素ガンの水平投影は、挿入点における前記炉体の内面の法線方向に対して角度βを形成し、前記角度αは１５度〜６０度の範囲であり、前記角度βは０度〜４５度の範囲であることを特徴とする、請求項１に記載の連続製鋼設備。
【請求項８】
前記炭素含有物質噴射ガン及び前記製錬炉の酸素ガンが、前記(b)の態様であるとき、
前記石炭酸素ガンは、前記炉体の周りに均等に配置される複数の石炭酸素ガンを含むことを特徴とする、請求項６または７に記載の連続製鋼設備。
【請求項９】
砲口を前記鋼スラグの上方に位置付けて前記炉体に挿入される少なくとも１つの石炭ガス燃焼酸素ガンをさらに備える、請求項１に記載の連続製鋼設備。
【請求項１０】
前記供給部材は、前記鉄含有物質を前記フォームスラグ沸騰領域に噴射するために該フォームスラグ沸騰領域に挿入される噴射ガン、及び／又は前記鉄含有物質を供給するために前記フォームスラグ沸騰領域に向けられる直列型分配器を含むことを特徴とする、請求項１に記載の連続製鋼設備。
【請求項１１】
前記予備還元装置は、回転炉床炉及び／又は懸濁予備還元炉を含むことを特徴とする、請求項１に記載の連続製鋼設備。
【請求項１２】
前記溶鋼処理容器は、酸素吹錬ガンを有する酸素吹錬炉を含むことを特徴とする、請求項１に記載の連続製鋼設備。
【請求項１３】
製鋼方法であって、
ｉ）下層としての溶銑及び／又は溶鋼及び上層としての鋼スラグからなる溶融池を、出鋼口を備える製錬炉内に形成するステップと、
ｉｉ）炭素含有物質を、前記製錬炉内の前記鋼スラグに砲口を挿入した少なくとも１つの炭素含有物質噴射ガンを使用して前記鋼スラグに噴射すると共に、酸素ガスを、前記製錬炉内の前記鋼スラグに砲口を挿入した前記製錬炉の少なくとも１つの酸素ガンを使用して前記鋼スラグに吹き込むステップであって、前記炭素含有物質及び前記酸素ガスは、前記鋼スラグにおいて燃焼発熱反応を生じ、当該燃焼発熱反応により生成されたガス及び前記炭素含有物質噴射ガンと酸素ガンの吹き込みにより形成された衝撃力が、共に前記鋼スラグに加えられて、該鋼スラグのフォームスラグ沸騰領域を形成する、噴射すると共に吹き込むステップと、
ｉｉｉ）鉄含有物質を前記フォームスラグ沸騰領域に添加するステップと、
ｉｖ）前記製錬炉から前記出鋼口を通して鋼を排出するステップと、
を含み、
前記炭素含有物質噴射ガン及び前記製錬炉の酸素ガンが、以下の(a)(b)のいずれか１つの態様であることを特徴とする，製鋼方法。
(a) 前記少なくとも１つの炭素含有物質噴射ガンは、前記製錬炉の前記少なくとも１つの酸素ガンの直上に配置されること、または、
(b) 前記炭素含有物質噴射ガン及び前記製錬炉の前記酸素ガンは、スリーブ形態の石炭酸素ガンにより構成され、内管が前記炭素含有物質の搬送に使用され、外管が酸素ガスの搬送に使用されること。
【請求項１４】
前記ステップｉｉ）は、石炭及び酸素を鋼スラグ中に燃焼させることを含み、前記燃焼反応から放出される熱が前記鋼スラグにより吸収され、前記ステップｉｖ）において、前記出鋼口は、サイフォン出鋼口を含むことを特徴とする、請求項１３に記載の製鋼方法。
【請求項１５】
前記製錬炉内の前記溶銑及び／又は溶鋼の深さは、５００ｍｍ〜１０００ｍｍの範囲であり、前記鋼スラグの厚さは、５００ｍｍ〜１５００ｍｍの範囲であることを特徴とする、請求項１３に記載の製鋼方法。
【請求項１６】
前記炭素含有物質噴射ガン及び前記製錬炉の酸素ガンが、前記(b)の態様であるとき、
前記ステップｉｉ）は、前記炭素含有物質及び前記酸素ガスを、前記鋼スラグの底部よりもスラグの厚さの１／３〜１／５上方の高さで前記石炭酸素ガンを使用して吹き込むことを含み、前記石炭酸素ガンにより吹き込まれる前記酸素ガスと前記炭素含有物質との比は、調整可能であり、前記酸素ガスと前記炭素含有物質との比は、前記鋼スラグの炭素含有量が３重量％〜１２重量％を維持するように調整されることを特徴とする、請求項１３に記載の製鋼方法。
【請求項１７】
前記炭素含有物質噴射ガン及び前記製錬炉の酸素ガンが、前記(b)の態様であるとき、
前記ステップｉｉ）は、前記石炭酸素ガンを水平面に対して角度αで斜め下方に、かつ前記石炭酸素ガンの水平投影と挿入点における炉体の内面の法線方向との間の角度βで、前記鋼スラグに挿入して、該鋼スラグを回転させることを含み、前記角度αは１５度〜６０度の範囲であり、前記角度βは０度〜４５度の範囲であることを特徴とする、請求項１３に記載の製鋼方法。
【請求項１８】
前記鉄含有材料を前記フォームスラグ沸騰領域に添加する前に、予備還元装置を使用して前記鉄含有物質を予備還元することをさらに含む、請求項１３〜１７のいずれか１項に記載の製鋼方法。
【請求項１９】
予備還元された前記鉄含有物質の金属化率は、８０重量％〜９７重量％であることを特徴とする、請求項１８に記載の製鋼方法。
【請求項２０】
前記予備還元装置は、懸濁予備還元炉及び／又は回転炉床炉を含み、前記懸濁予備還元炉により予備還元される前記鉄含有物質の温度範囲は、４００℃〜８００℃であり、前記回転炉床炉により予備還元される前記鉄含有物質の温度範囲は、９００℃〜１２００℃であることを特徴とする、請求項１８に記載の製鋼方法。
【請求項２１】
前記製錬炉から前記出鋼口を通して前記溶鋼及び／又は溶銑を吹錬炉に流れ込ませ、吹錬炉における前記溶銑及び／又は溶鋼に対して酸素を吹き込んで、前記溶銑及び／又は溶鋼を脱硫及び脱燐することをさらに含む、請求項１３〜１７のいずれか１項に記載の製鋼方法。
【請求項２２】
前記炭素含有物質噴射ガン及び前記製錬炉の酸素ガンが、前記(a)の態様であるとき、
前記ステップｉｉ）は、前記少なくとも１つの炭素含有物質噴射ガンを水平面に対して角度αで斜め下方に、かつ前記炭素含有物質噴射ガンの水平投影と挿入点における炉体の内面の法線方向との間の角度βで、前記鋼スラグに挿入して、該鋼スラグを回転させることを含み、前記角度αは１５度〜６０度の範囲であり、前記角度βは０度〜４５度の範囲であることを特徴とする、請求項１３に記載の製鋼方法。
【請求項２３】
前記炭素含有物質噴射ガン及び前記製錬炉の酸素ガンが、前記(a)の態様であるとき、
前記ステップｉｉ）は、前記製錬炉の前記少なくとも１つの酸素ガンを水平面に対して角度αで斜め下方に、かつ前記製錬炉の前記酸素ガンの水平投影と挿入点における炉体の内面の法線方向との間の角度βで、前記鋼スラグに挿入して、該鋼スラグを回転させることを含み、前記角度αは１５度〜６０度の範囲であり、前記角度βは０度〜４５度の範囲であることを特徴とする、請求項１３に記載の製鋼方法。
【請求項２４】
連続製鋼方法であって、
ｉ）下層としての溶銑及び／又は溶鋼及び上層としての鋼スラグからなる溶融池を、出鋼口を備える製錬炉内に形成するステップと、
ｉｉ）炭素含有物質を、前記製錬炉内の前記鋼スラグに砲口を挿入した少なくとも１つの炭素含有物質噴射ガンを使用して前記鋼スラグに噴射すると共に、酸素ガスを、前記製錬炉内の前記鋼スラグに砲口を挿入した前記製錬炉の少なくとも１つの酸素ガンを使用して前記鋼スラグに吹き込むステップであって、前記炭素含有物質及び前記酸素ガスは、前記鋼スラグにおいて燃焼発熱反応を生じ、該燃焼発熱反応により生成されたガス及び前記炭素含有物質噴射ガンと酸素ガンの吹き込みにより形成された衝撃力が、共に前記鋼スラグに加えられて、該鋼スラグのフォームスラグ沸騰領域を形成する、噴射すると共に吹き込むステップと、
ｉｉｉ）予備還元装置により予備還元された鉄含有物質を前記フォームスラグ沸騰領域に添加するステップと、
ｉｖ）前記出鋼口から排出された前記溶銑及び／又は溶鋼を脱硫及び脱燐して、炭素含有量０．０１重量％〜０．４０重量％の溶鋼を得るステップと、
を含み、
前記炭素含有物質噴射ガン及び前記製錬炉の酸素ガンは、以下の(a)(b)のいずれか１つの態様であることを特徴とする，連続製鋼方法。
(a) 前記少なくとも１つの炭素含有物質噴射ガンは、前記製錬炉の前記少なくとも１つの酸素ガンの直上に配置されること、または、
(b) 前記炭素含有物質噴射ガン及び前記製錬炉の前記酸素ガンは、スリーブ形態の石炭酸素ガンにより構成され、内管が前記炭素含有物質の搬送に使用され、外管が酸素ガスの搬送に使用されること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼鉄冶金の分野に属し、鉄含有物質を用いた製鋼方法及び製鋼設備に関し、特に、鉄含有物質を用いた溶鋼の生産に関する。
【背景技術】
【０００２】
世界的な鋼鉄産業の急速な発展及び国際社会による環境重視の高まりと、鉄鉱石、廃鋼鉄、コークス炭素等の資源の不足、特にコークス用石炭資源の不足とに伴い、コークス用石炭を使用しない製鋼及び製銑法、特に、現在では焼結、製銑、回転鋼の使用による製鋼、電気炉の使用による製鋼等の製鋼プロセスにおいて生成される鉄含有粉を再利用できる方法が追求されている。通常、製鋼は、プロセス手順に従って短手順及び長手順に分けることができる。長手順は、通常は鉄鉱石から始まり、焼結（又は塊成化）、コークス化、高炉による製銑、転炉（rotary furnace）による溶鋼製造、及び精錬炉による製鋼が続く。コークス炭素は、長手順に不可欠である重要な原材料であるが、コークス用石炭資源の量が限られているため、コークス用石炭は石炭の総量の５％〜１０％を占めるにすぎず、従来技術において経済的に探査できるコークス用石炭は１．５％〜４％しか占めず、コークス用石炭に依存した長手順は、石炭資源の不足という状況に直面している。それに加えて、大規模、高い投資額、広大な敷地面積の占有、長期間にわたる生産、鋼１トン当たりの高いエネルギー費、深刻な環境汚染等、長手順にはいくつかの短所があり、特にコークス製造システムによる汚染は、従来の長手順により解決することができない欠点である。従来技術の短手順は、廃鋼、還元鉄（ＤＲＩ、海綿鉄）等を原材料とし、原材料を電気炉溶融及び酸化（oxiding）により粗溶鋼にして、コークス炭素を用いずに精錬炉により鋼を生産することができる。短手順は、通常は最初に原材料を還元する必要があり、天然ガスを還元剤とするＭｉｄｒｅｘ、ＨＹＬ法、並びに石炭を還元剤とするロータリーキルン法、高炉法、及び回転炉床炉法等が、最も一般的に使用される。回転炉床炉は、３０年以上の開発を経て大幅に改善されており、その主要プロセスとして以下のものが挙げられる：カナダのINCO, Ltd.によるＩＮＭＥＴＣＯプロセス（１９７８年）での、冶金工場の廃棄物を適用してＺｎ、Ｎｉ、Ｃｒ等の金属を再利用する回転炉床炉；１９６０年代に米国のMidrex Direct
Reduction Corporation により開発されて１９８０年代に製銑のために回転炉床炉を適用するようになり、回転炉床炉が潜孤炉（サブマージドアーク炉）と二重接続されて溶銑を生産する２段階溶融還元プロセスを形成する、Ｆａｓｔｍｅｌｔプロセス；米国のSteel Dynamics Inc.により開発され、天然ガスを燃料とする回転炉床炉であるＩＤＰ。ドイツのMannesmann Demag AGにより開発されているＲｅｄｓｍｅｌｔプロセスは、NSM Steel Strip Factory（年間１，５００トンの生産性）による製鋼電気アーク炉に溶銑を熱間挿入する（heat package）ことを計画している。回転炉床炉からの排出後、ＤＲＩを９００℃の温度で電気炉に添加して溶銑を得るが、その費用は溶銑１トン当たり１６８．８５ＵＳドルと計算され、同じ条件下で高炉及び他の溶融還元手段により生産される溶銑の費用よりも少ない。回転炉床炉による新規の直接還元プロセスであり、日本の株式会社神戸製鋼所及びMidrex Corp.により開発されている、Ｉｋｍｋ３という「第３世代製鉄法」は、１９９０年代に大きな発展を遂げている。このようなプロセスは、鉄バルクを生産するために金属化ペレット（直接還元鉄、ＤＲＩ、海綿鉄）を回転炉床炉内で還元中にわずかに溶融させ、同時に脈石も溶融させることで、スラグからの鉄の初期分離を行う。このような方法が成功すると、ＤＲＩに対する原材料レベルが大きくなりすぎず、共通の高炉によって電気炉に優れた鉄材が提供される。したがって、これは非常に意義が大きく、「第３世代製鉄法」（Ｉｔｍｋ３）と呼ばれる。当業界において、高炉は第１世代製鉄法と呼ばれ、その生産物は炭素含有量の多い液状の溶鋼である。直接還元プロセスは、第２世代製鉄法と呼ばれ、その生産物は炭素含有量の少ない固体鉄であり、第３世代の生産物は、上述したこれら２つの間であり、中程度の炭素含有量の溶融状態（又は半溶融状態）である。
【０００３】
したがって、溶融還元プロセスは、コークス用石炭を用いない溶鋼生産−転炉製鋼手順（non-coke coal producing molten steel-rotary furnace making procedure）で主に使用されるプロセスであり、ＣＯＲＥＸ、ＦＩＮＥＸ、ＡＵＳＩＲＯＮ、ＨＩＳＭＥＬＴ、ＤＩＯＳ、ＲＯＭＥＬＴ、ＣＣＦ、ＡＩＳＩ、ＣＬＥＡＮＭＥＬＴ等が当該技術分野において既知である。溶融還元プロセスのほとんどが、依然として研究開発段階にあり、ＣＯＲＥＸ製鉄プロセスのみが、浦項、南アフリカ、インド等において５つの生産ラインを築いており、これらは１０年以上操業している。特に、南アフリカのＣＯＲＥＸ−２０００及び韓国浦項のＦＩＮＥＸの石炭消費量は７２０Ｋｇに達し、中国のBaoshan steel
GroupのＣＯＲＥＸ−３０００は、２００７年１１月に操業開始したが、２００８年におけるその燃料比は１０５４Ｋｇであり、そのうちの２６．２５％をコークス用石炭が占めていた。これは依然としてコークス用石炭を除去することができず、溶銑を生産することしかできない。長年にわたって開発されてきたＨＩＳＭＥＬＴ溶融還元プロセスの中核技法は、ＳＲＶ溶融還元炉であり、オーストラリアのCunnaに８０万トンの工場が建設されており、現在試運転中である。ＳＲＶ溶融還元炉によって生産される炭素含有量約４．３％の溶銑は、０．１％未満の炭素含有量を必要とする精錬製鋼プロセスの要件を満たすことができず、ＳＲＶ溶融還元炉には依然として低熱伝達という問題がある。
【０００４】
中国特許第２１１６８８２．２号は、石炭−鉄鉱石マイクロ波還元電気炉によって直接操業される製鋼方法及びその設備を開示している。この方法は、生産性が低いため一定規模で生産することが困難である。中国特許第８６１０５４９４号は、褐炭予備還元鉱石により直接操業される製鋼圧延法であって、鉱石を最初に海綿鉄にし、続いて電気炉により鋼にし、続いて鋼成形物（steel mould）に圧延する、製鋼圧延法を開示しているが、これはエネルギー利用率及び生産性が低い。中国特許第２００６１００４０３０３．１号は、誘導炉での直接製鋼プロセスを開示しているが、これもエネルギー利用率及び生産性が低い。中国特許第２００６１００４０６９６．６号は、転炉において鉄鉱石粉及び無煙炭粉炭の混合物を使用して直接操業される製鋼方法を開示しており、中国特許第２００６１００４０８３８．９号は、電気炉においてミルスケール及び無煙炭粉炭の混合物で直接操業される製鋼方法を開示しており、中国特許第８７１０１２１０号は、鉄鉱石を使用して直接操業される方法を開示しており、これらはすべて、鉄鉱石、非コークス用石炭、及びフラックスからできた還元されていない低温塊成化物を現代工業の製錬炉に添加する製鋼方法に関する。これらの方法では、鉄鉱石を還元するときの効率が低く、エネルギー消費量が多く、生産性が低い。中国特許第９２１１３５１９．Ｘ号は、鉱石を直接使用して操業される製鋼方法及びその設備であって、鉱石を最初に還元ガスにより海綿鉄に変え、続いて高温の海綿鉄を溶融室に供給して大気から隔離した条件下で溶融させ、続いて造滓剤を添加して有害要素を除去する、製鋼方法及びその設備を開示している。この方法は、エネルギー消費量が多く生産性が低いため、産業化の報告はされていない。中国特許第８６１０６４１７号は、高炉による連続製鋼及び製鋼の連続化に関し、純酸素及び圧力石炭ガス化ガスを燃料とした改良型の高炉と、還元剤の添加による直接製鋼方法とを提示している。しかしながら、この方法は、焼結及び塊成化等の手順を依然として排除しておらず、産業化の報告はされていない。中国特許第８７１０４９５７．０号は、溝型炉による連続製鋼方法及びその設備であって、前炉、溝型炉、及び後炉が配置される、連続製鋼方法及びその設備に関するが、使用される原材料は依然として高炉溶銑であり、効率が低く費用が高い。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
従来技術の短所を克服するために、本発明は、従来技術における製鋼の生産性の低さ及びエネルギー消費の多さ等の短所を克服できる、製錬炉、連続製鋼設備、及び製鋼方法を提供する。
【０００６】
したがって、本発明は、製錬炉であって、
溶鋼及び鋼スラグを収容する炉体と、
前記炉体に鉄含有物質を供給する供給部材と、
前記炉体から前記溶鋼を排出する出鋼口と、
を備え、フォームスラグ沸騰領域が前記溶鋼上の前記鋼スラグに形成される、製錬炉において、
該製錬炉は、前記鋼スラグに酸素ガス及び炭素含有材料を吹き込んで該鋼スラグに前記フォームスラグ沸騰領域を形成するための、該鋼スラグに砲口が挿入される少なくとも１つの石炭酸素ガンをさらに備え、前記供給部材は、前記フォームスラグ沸騰領域に前記鉄含有材料を供給するように配置されることを特徴とする、製錬炉を提供する。
【０００７】
出鋼口は、サイフォン出鋼口であることが好ましい。
【０００８】
石炭酸素ガンの砲口は、酸素ガス及び炭素含有物質からの火炎が鋼スラグに埋まるような方法で鋼スラグに挿入されるように配置されることが好ましい。本発明では、酸素ガス及び炭素含有物質からの火炎が鋼スラグに埋まることが極めて有利であるが、これは、燃焼により生成される熱を鋼スラグが効率的に吸収できるからである。
【０００９】
当業者には、石炭酸素ガンは既知であり、炭素含有物質及び酸素ガスを噴射する一般的部材として理解すべきである。当業者であれば、任意の適当な石炭酸素入力部材を使用して炭素含有物質及び酸素ガスを入力することができる。例えば、石炭酸素ガンは置換可能である。好適な一実施の形態では、石炭酸素ガンはスリーブ形態であり、内管は炭素含有物質の搬送に使用され、外管は酸素ガスの搬送に使用される。代替的に、炭素含有物質及び酸素ガスを、それぞれ平行な２つの冷水管により搬送することもでき、これも石炭酸素ガンと呼ぶことができる。
【００１０】
石炭酸素ガンにより噴射される酸素ガスと石炭含有物質との比は、調整することができ、鋼スラグ中の炭素の濃度は、酸素ガスと石炭含有物質との比を調整することにより適宜維持することができ、３重量％〜１２重量％であることが好ましい。
【００１１】
本発明の好適な一例によれば、石炭酸素ガンの砲口は、鋼スラグの底部よりも１／３〜１／５上方の高さに挿入される。
【００１２】
製錬炉の炉体は、円筒形であることが好ましい。
【００１３】
本発明の別の好適な例によれば、石炭酸素ガンは、水平面に対して下方に角度αを形成するように配置され、石炭酸素ガンの水平投影は、挿入点における炉体の内面の法線方向に対して角度βを形成し、角度αは１５度〜６０度の範囲であり、角度βは０度〜４５度の範囲である。好適な一例では、石炭酸素ガンは、炭素含有物質及び酸素ガスを斜め下方に吹き込むように角度αに配置され、これは反応の動力学的性質に有利である。さらに、石炭酸素ガンは、鋼スラグを吹錬して回転させるように角度βに配置され、これは反応の動力学的性質をさらに改善する。石炭酸素ガンの配置角度βに従って、鋼スラグは、時計方向に回転してもよく、反時計方向に回転してもよく、又は回転しなくてもよい。
【００１４】
好ましくは、複数の石炭酸素ガンが配置され、これらは、炉体の周りに均等に配置されて炉体の側壁から鋼スラグに挿入されることができる。当然ながら、これらのガンは、均等に配置されなくてもよい。石炭酸素ガンを均等に配置してそれらを上述の角度βに配置することが極めて有利であるが、これは、反応の動力学的性質を改善するために、このような配置が溶鋼上の鋼スラグをより良好に吹錬して回転させることができるからである。
【００１５】
本発明の別の好適な例によれば、供給部材は、鉄含有物質を噴入するためにフォームスラグ沸騰領域に挿入される噴射ガンを含む。代替的に、供給部材は、フォームスラグ沸騰領域の上方に位置付けられてフォームスラグ沸騰領域に向けられている直列型分配器を含むことができ、これはフォームスラグ沸騰領域に鉄含有物質を供給するためのものである。
【００１６】
本発明のさらに別の好適な例によれば、砲口を鋼スラグの上に位置付けて炉体に挿入される石炭ガス燃焼酸素ガンがさらに含まれる。製錬炉の上側部分において炉キャビティ内で石炭ガス（ＣＯ及びＨ２）を燃焼させるために、酸素ガンを使用して高温酸素ガス又は酸素富化空気を噴射することが理解され得る。熱が製錬スラグに伝達されて、鉄含有物質及びフラックス材料の溶融を促進させる。
【００１７】
本発明のさらにまた別の好適な例によれば、吹錬酸素ガス透過性煉瓦が製錬炉の底部に配置される。製錬炉の吹錬酸素ガス透過性煉瓦は、溶鋼に酸素を連続的に吹き込んで溶鋼を脱炭することで、溶鋼の温度を上昇させかつ溶融池を攪拌する。吹錬酸素ガス透過性煉瓦は、炉体の底部の中央に位置付けられるものと、出鋼口の炉底部付近にあるものとをそれぞれ含むことができることが特に好ましい。
【００１８】
製錬炉のサイズに応じて、２個〜４個の吹錬酸素ガス透過性煉瓦を配置することができる。当業者であれば、実際の要求に従って吹錬酸素ガス透過性煉瓦の数及び場所を最適に設計／選択できる。
【００１９】
製錬炉は、溶鋼に挿入される少なくとも１つの不活性ガス噴射ガンをさらに備え、これはアルゴンガスガンであることが好ましい。アルゴンガスガンは、炉体の側壁の任意の適当な場所から溶鋼に挿入されることが有利である。好ましくは、アルゴンガスガンは置換可能である。
【００２０】
製錬炉は、鋼スラグ層の上限位置で炉体の側壁に位置付けられている出滓口を有することが有利である。出鋼口は、炉体の下側部分に位置付けられるサイフォン出鋼口を含むことで、スラグのない鋼の排出を確実にする。出湯口が製錬炉の底部に配置されて、設備の修理時に使用されることが好ましい。
【００２１】
溶鋼及び鋼スラグを収容する製錬炉の下側外殻と、出鋼口を備える外殻とはいずれも、水冷炉壁の構造を適用し、これは、製錬炉の耐用寿命を延ばし、製錬炉の耐用寿命を２０年以上にまでも延ばすことが有利である。
【００２２】
好ましくは、石炭ガス出力部材が、製鋼プロセス中に生成される廃ガスを再利用するために製錬炉の上側部分に配置される。
【００２３】
本発明はまた、連続製鋼設備であって、
鉄含有物質を予備還元する予備還元装置と、
本発明による製錬炉であって、供給部材を使用して、前記予備還元装置により予備還元された前記鉄含有物質を該製錬炉の炉体に供給する、製錬炉と、
溶鋼処理容器であって、前記製錬炉の出鋼口と連通し、該製錬炉から前記溶鋼を受け取って該溶鋼を脱硫、及び脱燐するために使用される、溶鋼処理容器と、
を備える、連続製鋼設備を提供する。
【００２４】
本発明のさらなる例によれば、製鋼設備は、溶鋼処理容器で処理される溶鋼を精錬する精錬炉をさらに備える。
【００２５】
本発明によれば、予備還元装置は、回転炉床炉及び／又は懸濁（suspension）予備還元炉を含む。さらに、設備は、予備還元鉄含有物質を予備還元装置から供給部材へ搬送するコンベヤーを備えることができる。
【００２６】
本発明の具体的な一例によれば、予備還元装置は、スクリュー払出機を備える回転炉床炉である。コンベヤーは、回転炉床炉のアウトフィードホッパー、一次スクリューコンベヤー、中間貯蔵タンク、二次スクリューコンベヤーを順次接続して備え、コンベヤーは、スクリュー払出機及び供給部材（ここでは直列型分配器と呼ぶ）とそれぞれ接続される。好ましくは、フラックスホッパーが、回転炉床炉のアウトフィードホッパーの上に配置される。
【００２７】
本発明の別の具体的な例によれば、予備還元装置は、スクリュー払出機を備える回転炉床炉である。コンベヤーは、回転炉床炉のアウトフィードホッパー、搬送車両、搬送車両用の軌道、及び取出ホッパーを備え、高温の予備還元鉄含有物質は、スクリュー払出機を通して回転炉床炉のアウトフィードホッパー内に搬送され、これにより搬送車両に充填される。搬送車両は、軌道により取出ホッパー内に送り込まれ、取出ホッパーは、直列型分配器と接続される。同様に、フラックスホッパーは、回転炉床炉のアウトフィードホッパーの上に配置されることができる。
【００２８】
本発明の具体的な一例によれば、予備還元装置は、懸濁予備還元炉である。コンベヤーは、高温濃厚相搬送床とすることができ、これは直列接続されている送出タンク及び搬送パイプを備え、好ましくは、搬送パイプは供給部材（直列型分配器）の上側部分と連通している。
【００２９】
本発明の好適な一例によれば、予備還元装置は、やはり懸濁予備還元炉である。供給部材は、予備還元鉄含有物質を噴入するために鋼スラグに挿入される噴射ガンであり、該噴射ガンの他端が懸濁予備還元炉と接続されることにより、供給部材及びコンベヤーが互いに組み立てられて噴射ガンを形成する。
【００３０】
本発明の別の例によれば、脱炭、脱硫、及び脱燐用の酸素を吹き込むための溶鋼処理容器は、酸素吹錬炉を備え、酸素吹錬炉は、酸素ガスを吹き込むための酸素ガン等の部材を備える。
【００３１】
酸素吹錬部材として、溶鋼を安定して脱炭して溶鋼の大きな沸騰及び噴出等を防止すると共に溶鋼の温度を上昇させるために、酸素を連続的かつ穏やかに溶鋼に吹き込むように、吹錬酸素ガス透過性煉瓦が酸素吹錬炉の底部に配置される。酸素吹錬炉のサイズに応じて、１個〜３個の吹錬酸素ガス透過性煉瓦を最適な設計で配置及び設置することができる。
【００３２】
本発明の一例によれば、上方から挿入される酸素ガンは、酸素吹錬炉内に配置されて溶鋼を吹錬することで、溶鋼の炭素含有量及び溶鋼温度が精錬炉の要求を満たすようにすることができる。
【００３３】
出鋼口は、スラグのない鋼の排出を達成するために酸素吹錬炉の側壁の下側部分に配置される。さらに、出滓口は、酸素吹錬炉の側壁の一定の高さに配置され、溶鋼がその高さに達すると、一定量の鋼スラグが最初に排出されてから鋼が排出される。酸素吹錬炉の底部に、炉の修理時に使用するための出湯口が配置されることが好ましい。好ましくは、溶鋼を収容する酸素吹錬炉の外殻は、水冷炉壁の構造を適用する。
【００３４】
好ましくは、酸素吹錬炉は、フラックス添加部材をさらに備える。
【００３５】
炭素ガス出力部材は、排出された廃ガスを再利用するために酸素吹錬炉の上部に配置されることが好ましい。好ましくは、製錬炉の上の炭素ガス出力部材は、圧力平衡に達するように酸素吹錬炉の上部で石炭ガス出力部材と接続される。
【００３６】
本発明のさらに別の例によれば、精錬炉は、ＲＨ精錬炉又はＬＦ精錬炉を含む。
【００３７】
本発明は、製鋼方法であって、
ｉ）下層としての溶鋼及び上層としての鋼スラグからなる溶融池を、製錬炉内に形成するステップと、
ｉｉ）炭素含有物質及び酸素ガスを、前記製錬炉内の前記鋼スラグに砲口を挿入した少なくとも１つの石炭酸素ガンを使用して前記鋼スラグに吹き込むステップであって、前記炭素含有物質及び前記酸素ガスは、前記鋼スラグにおいて燃焼発熱反応を生じ、該燃焼発熱反応により生成されたガス及び前記石炭酸素ガンの吹き込みにより形成された衝撃力が、共に前記鋼スラグに加えられて、該鋼スラグのフォームスラグ沸騰領域を形成する、吹き込むステップと、
ｉｉｉ）鉄含有物質を前記フォームスラグ沸騰領域に添加するステップと、
ｉｖ）前記出鋼口を通して鋼を排出するステップと、
を含む、製鋼方法を提供する。
【００３８】
この方法では、いずれも鋼スラグに吹き込まれる炭素含有物質及び酸素ガスは、互いに反応し、生成されたガス及び吹き込まれた酸素ガスは、鋼スラグを大量の気泡を含むフォームスラグにする。これにより、反応動力学的性質が確実に改善される。
【００３９】
さらに、炭素含有物質及び酸素ガスの燃焼発熱反応により生成される熱は、鋼スラグにより吸収されて、反応動力学的性質を改善することにより方法の反応効率及びエネルギー効率をさらに高める。特に、ステップｉｉ）は、燃焼発熱反応により生成される火炎を鋼スラグに埋めることを含む。
【００４０】
いずれも石炭酸素ガンにより噴射される酸素ガスと石炭含有物質との比は、調整することができ、鋼スラグ中の炭素の濃度は、酸素ガスと石炭含有物質との比を調整することにより維持することができ、３重量％〜１２重量％であることが好ましい。
【００４１】
この方法によれば、フォームスラグ沸騰領域が鉄含有物質の分配領域であることを、当業者は理解すべきである。
【００４２】
この方法では、製錬炉に添加される鉄含有物質の溶融及び還元反応はいずれも、鋼スラグ中及び鋼スラグの界面で完了し、これは、多量の炭素含有物質が溶鋼に入って溶鋼中の炭素の大幅な増加を引き起こすことで溶鋼が溶銑になるという問題を回避する。これは、少ないエネルギー消費量で炭素含有量が３．５重量％未満の溶鋼を極めて容易に得ることができるため特に有利である。
【００４３】
本発明の好適な例によれば、最初に溶融池に添加される溶鋼の温度は、１３５０℃〜１５５０℃の範囲である。
【００４４】
本発明のさらなる例によれば、ステップｉｉ）において、炭素含有物質及び酸素ガスの発熱反応は、鋼スラグを１５００℃〜１６５０℃の温度に到達させ、一方で鋼スラグの下の溶鋼の温度は１５００℃〜１５５０℃に達する。
【００４５】
好ましくは、ステップｉ）において、溶融池内の溶鋼層の厚さは５００ｍｍ〜１０００ｍｍであり、鋼スラグ層の厚さは５００ｍｍ〜１５００ｍｍである。
【００４６】
本発明のさらなる例によれば、ステップｉｉ）は、炭素含有物質及び酸素ガスを、鋼スラグの底部よりも１／３〜１／５上方の高さで石炭酸素ガンを使用して吹き込むことを含む。上記炭素含有物質は、炭素粉、コークス粉、天然ガス、可燃氷（combustible ice：メタンハイドレート）、コークス炉ガス、発生石炭ガス等の１つ又は複数であることが好ましい。可燃氷は、天然ガスハイドレートであり、一定の条件下（適当な温度、圧力、ガス飽和率、水中塩度、ｐＨ等）におけるガス又は揮発性液体と水との間の相互作用により白色固体結晶物質として形成され、その外観は氷状である。
【００４７】
当業者には、石炭酸素ガンは既知であり、炭素含有物質及び酸素ガスを噴射する一般的部材として理解すべきである。当業者であれば、任意の適当な石炭酸素入力部材を使用して炭素含有物質及び酸素ガスを入力することができる。例えば、石炭酸素ガンは置換可能である。好適な一実施の形態では、石炭酸素ガンはスリーブ管形状であり、その内管は炭素含有物質の搬送に使用され、その外管は酸素ガスの搬送に使用される。代替的に、炭素含有物質及び酸素ガスを、それぞれ平行な２つの冷水管を使用して搬送することもでき、これも石炭酸素ガンと呼ぶことができる。好ましくは、石炭酸素ガンによって吹き込まれる石炭と酸素との比は、溶鋼に添加される炭素を減少させるように制御することができる一方で、鋼スラグ中では一定濃度の炭素が維持される（好ましくは３重量％〜１２重量％）。製錬炉のサイズ及び冶金の要件に応じて、炉壁の周りの適当な位置に２個〜１６個の石炭酸素ガンを配置することができ、これにより、鉄含有物質の急速溶融に十分な物理的及び化学的な反応動力学的条件及び溶融熱が提供される。当業者であれば、実際の要件に応じて石炭酸素ガンの数及び位置を選択することができる。
【００４８】
より好ましくは、ステップｉｉ）において、複数の石炭酸素ガンが、炉壁の周りに均等に配置されるような方法で鋼スラグに挿入され、炭素含有物質及び酸素ガスを吹き込む。代替的に、上記石炭酸素ガンは、炉壁の周りに不均等に配置されるような方法で挿入されることもできる。
【００４９】
本発明の一例によれば、ステップｉｉ）において、石炭酸素ガンは、水平面に対して下方に角度αを形成して鋼スラグに挿入されると共に炭素含有物質及び酸素ガスを吹き込むように配置され、角度αは０度〜９０度であり、これは、鋼スラグが石炭酸素燃焼により生成される熱を効率的に吸収して反応動力学的性質を改善するのに有利である。本発明の好適な一例によれば、角度αは１５度〜６０度である。
【００５０】
本発明の別の例によれば、ステップｉｉ）において、石炭酸素ガンは、石炭酸素ガンの水平投影が挿入点における炉体の内面の法線方向に対して角度βを形成するような方法で鋼スラグに挿入され、炭素含有物質及び酸素ガスを吹き込み、角度βは０度〜４５度である。特に、β＝０の場合、鋼スラグは回転せず、β≠０の場合、鋼スラグは回転することができる。本明細書において、角度βは０度〜４５度であることが好ましい。この場合、好ましくは、上記石炭酸素ガンは、鋼スラグを時計方向に回転させるか又は鋼スラグを反時計方向に回転させるように配置される。鋼スラグが角度βの配置に従って回転することができることにより、反応動力学的性質が改善する。
【００５１】
本発明の特に好適な一例によれば、ステップｉｉ）において、石炭酸素ガンは、水平面に対して角度αで斜め下方に、かつ石炭酸素ガンの水平投影と挿入点における炉体の内面の法線方向との間の角度βで、鋼スラグに挿入され、炭素含有物質及び酸素ガスを吹き込んで鋼スラグを回転させ、角度αは１５度〜６０度の範囲であり、角度βは０度〜４５度の範囲である。石炭酸素ガンは、フォームスラグ沸騰領域を時計方向又は反時計方向に回転させるように斜めに吹き込むことが有利であり、この場合、これが物理的及び化学的反応動力学をさらに促進させる。
【００５２】
特に、鋼スラグに挿入されるように上述の方法で均等に配置され、かつ角度βが上述のゼロに等しくない場合に配置される複数の石炭酸素ガンがある場合、これは反応動力学的性質を改善させるために鋼スラグが回転して流れるのにはるかにより有用である。
【００５３】
好ましくは、ステップｉｖ）において、出鋼口は、サイフォン出鋼口を含み、それにより製錬炉からスラグのない鋼を得ることを達成する。
【００５４】
さらに、この方法の利点は、フォームスラグ中の鉄含有物質の還元反応により生成されるガスが、フォームスラグに加えられて、フォームスラグ沸騰領域（分配領域）の形成及び／又は物理的及び化学的な反応動力学的性質の改善を促すことである。
【００５５】
本発明の特に好適な一例によれば、高温酸素ガス又は酸素富化空気が、石炭ガス燃焼酸素ガンによって製錬炉内の鋼スラグ層上の気相空間に吹き込まれ、高温酸素ガス又は酸素富化空気が、製錬炉によって生成される石炭ガス（ＣＯ及びＨ２）と共に燃焼することが、さらに含まれることが好ましい。燃焼により生じる高温は、スラグに伝達されて、鉄含有物質及びフラックスの溶融を加速させる。吹き込みガスの温度は、１２００℃〜１２５０℃であることが好ましい。
【００５６】
本発明の別の好適な例によれば、不活性ガスが溶融池に吹き込まれて溶融池内の溶鋼を攪拌することがさらに含まれる。不活性ガスは、窒素ガス及び／又はアルゴンガスを含むことが好ましい。不活性ガスには、溶融池を攪拌する効果がある。アルゴンガスガンがアルゴンガスを吹き込むように配置されることが好ましく、これは、製錬炉の側壁における任意の適当な位置から溶鋼に挿入される。アルゴンガスガンの数は、１個〜３個とすることができ、アルゴンガスガンは、置換可能であることが好ましい。
【００５７】
本発明の別の好適な例によれば、溶鋼を脱炭し、溶鋼の温度を上昇させ、かつ溶融池内の溶鋼を攪拌するために、酸素ガスが、製錬炉の底部において吹錬酸素ガス透過性煉瓦を通して溶融池内の溶鋼に吹き込まれることがさらに含まれる。吹錬酸素ガス透過性煉瓦の数は、２個〜４個とすることができ、これは、製錬炉底部のサイフォン出鋼口付近に、製錬炉底部の中央に、又は製錬炉底部の他の適当な位置に配置することができる。
【００５８】
好ましくは、鉄含有物質は、直列型分配器を使用してフォームスラグ沸騰領域（分配領域）に添加されるか、又は噴射ガンによって鋼スラグのフォームスラグ沸騰領域に噴射される。噴射ガンによって噴射される鉄含有物質は、微粉であることが好ましい。
【００５９】
本発明の好適な一例によれば、フラックスを製錬炉に添加して、スラグを生成すると共に溶鋼を脱硫及び脱燐することができる。
【００６０】
フラックスは、生石灰、ドロマイト、及び蛍石の１つ又は複数であることが好ましい。
【００６１】
フラックスは、好ましくは、直径１ｍｍ〜３ｍｍの粉体にされて鉄含有物質に添加され、直列型分配器又は噴射ガンを通して製錬炉の分配領域に添加される。
【００６２】
本発明の好適な一例によれば、この方法は、鉄含有物質をフォームスラグ沸騰領域に添加する前に予備還元装置を使用して鉄含有物質を予備還元するステップをさらに含む。
【００６３】
予備還元装置は、回転炉床炉及び／又は懸濁予備還元炉を含むことが好ましい。
【００６４】
本発明の方法では、予備還元金属化率が８０重量％〜９７重量％の鉄含有物質が、溶鋼に溶融してから鋼スラグ層の下の溶鋼に入る。３重量％〜２０重量％を占める予備還元されていない鉄含有物質は、液体酸化鉄に溶融し、フォームスラグ中の炭素により急速に還元されて溶鋼が得られる。したがって、この方法における溶鋼中の炭素含有量は、３．５重量％未満、例えば２．０重量％〜３．０重量％に制御されることができる。
【００６５】
より好ましくは、鉄含有物質は、回転炉床炉に添加する前にペレットに形成される。代替的に、鉄含有物質は、１μｍ〜４０μｍのサイズの微粉に形成されてから、懸濁予備還元炉に添加される。好ましくは、懸濁予備還元炉による予備還元鉄含有物質の温度は、４００℃〜８００℃である。代替的に、好ましくは、回転炉床炉による予備還元鉄含有物質の温度は、９００℃〜１２００℃である。
【００６６】
鉄含有物質は、鉄含有鉱石、ミルスケール、鉄含有ダスト及び／又は鉄含有土の１つ又は複数から選択することができる。
【００６７】
本発明の別の好適な例によれば、本発明の方法は、製錬炉から酸素吹錬炉まで出鋼口を通して流れる溶鋼に、酸素吹錬炉を使用して酸素吹錬処理を行うことをさらに含む。好ましくは、酸素吹錬炉は、最初に製錬炉に収容された溶鋼が酸素吹錬炉に流入しなければならないように製錬炉の出鋼口と連通するため、酸素吹錬炉内の溶鋼の量は、１／３〜２／３に達する。
【００６８】
初期溶鋼の装入後、酸素を酸素吹錬炉底部の吹錬酸素ガス透過性煉瓦を通して軽く吹き込むことができる。本発明の好適な一例によれば、酸素を上部酸素吹錬ガンにより適宜吹き込んで、溶鋼中の炭素含有量及び溶鋼の温度をさらに調整し、それにより、精錬炉による適用に望ましい炭素含有量（Ｃ：０．０１重量％〜０．４０重量％）及び温度（１５８０℃〜１６８０℃）の溶鋼を得る。
【００６９】
本発明の別の好適な例によれば、フラックスを酸素吹錬炉に添加してスラグを生成すると共に脱硫及び脱燐を行い、さらに炉スラグのアルカリ度を３．０〜３．５に制御して炭素含有量０．０１重量％〜０．４０重量％の溶鋼を得ることにより、これをＬＦ又はＲＨ精錬炉により直接適用できることがさらに含まれる。スラグのアルカリ度を計算するために、二重アルカリ度計算法（dual-alkalinity calculation method）が生産時に一般的に用いられ、これは、ＣａＯ／ＳｉＯ２の比を計算するためのものである。本明細書では、溶鋼１０００ｋｇ当たり４０ｋｇ〜７０ｋｇの量のフラックスを添加することができる。
【００７０】
この方法では、酸素吹錬炉を使用して、溶鋼が脱硫及び脱燐され、さらに炭素含有量が調整され、それにより炭素含有量０．０１重量％〜０．４０重量％で精錬条件を満たす溶鋼が得られ、これは生産に非常に有利である。
【００７１】
製錬炉での反応により生成される高温石炭ガスは、好ましくは、熱による発電のために余熱炉（residue heat oven）により再利用されることができ、又は原材料の予熱に使用されることができ、又は回転炉床炉用の燃料ガス若しくは懸濁予備還元炉用の還元ガスとして使用されることができる。
【００７２】
本発明は、連続製鋼方法であって、
ｉ）下層としての溶鋼及び上層としての鋼スラグからなる溶融池を、製錬炉内に形成すること、
ｉｉ）炭素含有物質及び酸素ガスを、砲口を前記製錬炉内の前記鋼スラグに挿入した、前記製錬炉の側壁の少なくとも１つの石炭酸素ガンを使用して前記鋼スラグに吹き込むことであって、前記炭素含有物質及び前記酸素ガスは、前記鋼スラグにおいて燃焼発熱反応を生じ、該燃焼発熱反応により生成されたガス及び前記石炭酸素ガンの吹き込みにより形成された衝撃力が、共に前記鋼スラグに加えられて、該鋼スラグのフォームスラグ沸騰領域を形成する、吹き込むこと、
ｉｉｉ）予備還元装置により予備還元された鉄含有物質を前記フォームスラグ沸騰領域に添加すること、
ｉｖ）出鋼口から酸素吹錬炉へ流出する前記溶鋼を脱硫及び脱燐して、炭素含有量０．０１重量％〜０．４０重量％の溶鋼を得ること、
を含む、連続製鋼方法を提供する。
【００７３】
ここで、炭素含有物質及び酸素ガスの燃焼発熱反応により生成される熱は、鋼スラグにより吸収されて反応動力学的性質を改善することにより、この方法の反応効率及びエネルギー効率を高める。特に、ステップｉｉ）において、燃焼発熱反応により生成される火炎は、鋼スラグに埋まる。
【００７４】
さらなる例によれば、連続製鋼方法は、ステップｉｖ）の後に、得られた炭素含有量０．０１重量％〜０．４０重量％の溶鋼を精錬することをさらに含む。したがって、ＲＨ精錬炉又はＬＨ精錬炉が用いられることが好ましい。
【００７５】
本発明における連続製鋼方法の特に好ましい一例によれば、鋼スラグの溶融池を製錬炉内に予め形成することができ、スラグ層の厚さは５００ｍｍ〜１５００ｍｍであり、炭素含有物質及び酸素ガスは、少なくとも１つの石炭酸素ガンを使用して溶融スラグの底部よりも１／３〜１／５上方の高さの位置に噴射される。同時に、炭素含有物質及び酸素ガスは、燃焼発熱反応を生じ、これにより生成される熱は、溶融スラグにより効率的に吸収される。さらに、石炭酸素ガンによる噴射流から形成される衝撃力と、炭素含有物質及び酸素間の反応から生成されるガスと、鉄含有物質の還元反応から生成されるガスとは、互いに機能してフォームスラグ沸騰領域（分配領域）を形成する。回転炉床炉又は懸濁予備還元炉による予備還元後、高温の（懸濁予備還元の温度は４００℃〜８００℃、回転炉床炉予備還元の温度は９００℃〜１２００℃）炭素含有物質及びフラックスが、フォームスラグ沸騰領域に添加される。高温鉄含有物質中で還元した部分（金属化は８０重量％〜９７重量％）は、急速に溶鋼（炭素含有量１．０重量％〜２．０重量％）に溶融し、溶融スラグ層に入る。還元していない鉄含有物質の他のごく一部（３重量％〜２０重量％を占める）は、液体酸化鉄に溶融し、これが溶融スラグ中の高温炭素含有物質により溶鋼に急速に還元される。溶鋼は、スラグ層を通して溶鋼層に入るプロセス中に溶融スラグ中の高温炭素を浸炭され、一方で鋼スラグの界面における炭素も溶鋼に継続的に浸透することで、炭素含有量１．０重量％〜３．５重量％の溶鋼が得られる。鉄含有物質の溶融を加速するために、２つの石炭ガス酸素燃焼ガンが、鋼スラグ層の上の空間内に配置されて溶融スラグのための熱を補償する。アルゴンガスガンは、溶鋼に浸漬されて製錬炉の溶融池を攪拌することにより、反応動力学的条件を改善し、かつ温度及び成分を均一にする。製錬炉底部の吹錬酸素ガス透過性煉瓦を通して吹き込まれる酸素ガスは、溶融池内の溶鋼を脱炭し、溶鋼の温度を上昇させ、製錬炉内の溶鋼を攪拌し、反応動力学的条件を改善し、かつ溶融池内の温度及び成分を均一にする効果を有する。溶鋼は、スラグを伴わずに製錬炉のサイフォン出口から酸素吹錬炉へ連続的に排出され、適当な量の造滓剤が酸素吹錬炉に添加され、この造滓剤は同時に脱硫及び脱燐効果を有する。酸素を吹き込んで溶鋼を脱炭している間、溶鋼の温度が上昇して所望の炭素含有量（０．０１重量％〜０．４０重量％）及び温度の溶鋼が得られ、続いてこれがＲＨ又はＬＦ精錬炉により直接用いられる。酸素吹錬炉の底部における鋼の排出により、スラグのない鋼の排出が達成される。製錬炉及び酸素吹錬炉内の高温石炭ガスは、熱による発電若しくは原材料の予熱のために余熱炉により再利用することができるか、又は回転炉床炉用の燃料ガス若しくは懸濁予備還元炉用の還元ガスとして使用することができる。
【００７６】
別段の指示のない限り、本明細書で言及するパーセンテージはすべて重量パーセント（重量％）であることに留意されたい。
【００７７】
本発明の利点は以下の通りである。
【００７８】
炭素含有物質及び酸素ガスは、製錬炉内の鋼スラグに吹き込まれてフォームスラグの形態の鋼スラグを形成する。炭素及び酸素の高速燃焼反応から生成される熱は、フォームスラグ及び鋼スラグ界面により吸収され、熱効率が極めて高い。石炭酸素ガンによる噴射流からの衝撃力と、炭素含有物質及び酸素間の反応から生成されるガスと、鉄含有物質の還元反応から生成されるガスとは、互いに機能してフォームスラグ沸騰領域を形成し、反応動力学的条件が優れている。
【００７９】
回転炉床炉又は懸濁予備還元炉により十分に予備還元された高温（４００℃〜１２００℃）の高度予備還元鉄含有物質（金属化率８０重量％〜９７重量％）は、フォームスラグ沸騰領域で溶鋼に急速に溶融し、一方で少量の予備還元されていない溶融鉄含有物質（３重量％〜２０重量％を占める）は、溶融スラグ中の高温炭素により急速に還元されて炭素含有量１．０重量％〜３．５重量％の溶鋼が得られる。本発明の高い生産性及び余熱の高い利用率は、高炉−転炉手順、ＣＯＲＥＸ溶融還元製銑−転炉手順、Ｈｉｓｍｅｌｔ−転炉等の従来技術よりも優れており、いくつかの特許に開示されている連続製鋼方法又は１段階製鋼方法よりも同じく優れている。
【００８０】
回転炉床炉又は懸濁予備還元炉により提供される高温予備還元鉄含有物質の熱と、製錬炉内の石炭ガス燃焼酸素ガンにより提供される燃焼熱とは、本発明において、溶融及び還元反応に必要な熱を補償して鉄含有物質の溶融を加速するのに十分に用いられ、こうして生産性が改善される。
【００８１】
本発明によれば、ＲＨ又はＬＦ精錬炉に直接提供するのにいずれも適格である炭素含有量０．０１重量％〜０．４０重量％及び温度の溶鋼を直接得て、全体的な連続製鋼を達成することができる。
【００８２】
本発明における小型の回転炉床炉又は懸濁予備還元炉、製錬炉、及び酸素吹錬炉からなる連続製鋼設備は、鉱石又は鉄含有物質からの適格な溶鋼の直接生産を達成する。従来技術の長手順と比較して、設備及び建物の投資額は６０％以上減り、占有敷地は２／３以上節減され、ロジスティクスを十分に簡略化することができ、エネルギー及び排気は約６０％以上減り、連続した自律生産を容易に達成することができ、炉の耐用寿命を２０年以上延長することができ、これらはすべて、鋼冶金産業のプロセス革命とみなすことができる。
【００８３】
本発明の実施例を、図面と共に以下で詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の実施例１の模式図である。
【図２】本発明の実施例による製錬炉の内部の上面図である。
【図３】本発明の実施例２の模式図である。
【図４】本発明の実施例４の模式図である。
【図５】本発明の実施例５の模式図である。
【図６】本発明の一実施例の模式図である。
【図７】本発明の実施例６の模式図である。
【図８】本発明の実施例７の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００８５】
本発明は、以下の実施例と共にさらに説明されるが、以下の実施例に限定されない。
【実施例】
【００８６】
実施例１
鉄含有物質：鉄鉱石微粉及び粘結剤等により形成される塊成化物。
炭素含有物質：石炭粉。
【００８７】
図１に示すように、本発明の連続製鋼設備では、製錬炉内に溶融池を形成し、そのうちの下層が溶鋼４１であり、上層が鋼スラグ４２である。この設備は、製錬炉９及び酸素吹錬炉２１を備え、製錬炉９及び酸素吹錬炉２１は、製錬炉のサイフォン出鋼口１８により互いに連通している。高温供給システムを、製錬炉９の上に配置し、製錬炉９の上側部分に、石炭ガス酸素燃焼ガン１１、石炭酸素ガン１２、アルゴンガスガン１３を設け、製錬炉の下側部分に、製錬炉の出滓口１４、製錬炉底部の出湯口１５、製錬炉の水冷炉壁１６、製錬炉の耐火材料炉壁１７、及び製錬炉のカバー１９を設ける。１８は製錬炉のサイフォン出鋼口であり、１９は製錬炉のサイフォン出鋼口の水冷炉壁であり、２０は製錬炉のサイフォン出鋼口の耐火材料炉壁であり、３２及び３３は製錬炉底部の吹錬酸素ガス透過性煉瓦である。酸素吹錬炉２１には、酸素吹錬炉の酸素ガン２２、酸素吹錬炉のフラックス入力部材２４、酸素吹錬炉のカバー２５、酸素吹錬炉の出滓口２６、酸素吹錬炉の出鋼口２７、酸素吹錬炉底部の出湯口２８、酸素吹錬炉の水冷炉壁２９、酸素吹錬炉の耐火材料炉壁３０、及び酸素吹錬炉底部の吹錬酸素ガス透過性煉瓦３１を設ける。従来技術において既知の特徴及び要素も、必要に応じて当業者により配置することができる。
【００８８】
図１の縦断面図に示すように、高温予備還元塊成化物を、回転炉床炉１を通して、特に回転炉床炉のスクリュー払出機２、回転炉床炉のアウトフィードホッパー３を通して、高温搬送車両３４に装入し、続いて搬送車両の軌道３５により取出ホッパー３６に送る。取出ホッパー３６は、直列型分配器８により製錬炉のカバー１９と連通している。フラックスホッパー４は、回転炉床炉のアウトフィードホッパー３の上に配置する。
【００８９】
物質は、回転炉床炉１により、回転炉床炉のスクリュー払出機２、回転炉床炉のアウトフィードホッパー３（フラックスホッパーは、回転炉床炉のアウトフィードホッパーの上に配置する）、高温搬送車両３４、及び搬送車両のトラック３５を通して取出ホッパー３６に送る。取出ホッパー３６は、直列型分配器８により製錬炉のカバー１９と連通しており、予備還元塊成化物を、製錬炉のフォームスラグ沸騰領域、すなわち分配領域に添加する。
【００９０】
製錬炉の上側部分の両側壁における２つの石炭ガス酸素燃焼ガン１１から、高温火炎を鋼スラグ上の分配領域に噴射し、続いて予備還元鉄鉱石及びフラックスを加熱する。製錬炉の側壁における４つの石炭酸素ガン１２は、鋼スラグ層の水平面と２５度の角度αを形成し、すなわち図１に示すようなα＝２５度である。一方、これらのガンは、ガンと製錬炉体の内面の法線方向との間に１５度の角度βで下向きに鋼スラグに挿入し、図２に示すようにβ＝１５度とする。石炭酸素ガンの吹き込みにより、スラグ層にフォームスラグ沸騰領域を形成する。このとき、石炭酸素ガンは、フォームスラグ沸騰領域が反時計方向に回転するように、上述の角度βで配置する。しかしながら、フォームスラグ沸騰領域を回転させないか又は時計方向に回転させるようにガンの角度βを調整することができることを意図することができる。フォームスラグ沸騰領域は、予備還元鉄含有物質及びフラックスに十分な物理的及び化学的な反応動力学的条件及び溶融熱を提供する。製錬炉の側壁の上側部分にある出滓口１４は、スラグの連続的な排出を達成するために鋼スラグ層の上限の場所に位置付ける。製錬池のアルゴンガスガン１３を製錬池に挿入してこれを攪拌させる。製錬炉底部の吹錬酸素ガス透過性煉瓦３２及び３３は、溶鋼に酸素を連続的に吹き込んで溶鋼を脱炭し、溶鋼の温度を上昇させて溶融池を攪拌する。製錬炉の外側の下側部分にあるサイフォン出鋼口１８は、スラグを伴わずに鋼を酸素吹錬炉２１に連続的に排出することを確実にする。酸素吹錬炉２１の上側部分にある酸素ガン２４を使用して、酸素を吹き込むことにより溶鋼を吹錬することで、溶鋼の炭素含有量（０．０１重量％〜０．０４重量％）及び温度がＲＨ又はＬＦ製錬炉の要件を満たすようになる。酸素吹錬炉のフラックス入力部材２４は、生石灰、蛍石等の造滓剤を酸素吹錬炉に添加して、温度を保ちつつ溶鋼から硫黄及び燐をさらに除去する。スラグのない鋼を酸素吹錬炉の側壁の下側部分にある出鋼口２７から排出する前に、溶鋼が酸素吹錬炉の上側部分にある出滓口２６の高さに近付くと、一定量のスラグを排出させることができる。
【００９１】
製錬炉の溶融池内の溶鋼の深さは約７００ｍｍ〜約８００ｍｍであり、その温度は約１４５０℃〜１５５０℃である。溶融スラグ層の厚さは約８００ｍｍ〜約１０００ｍｍであり、その温度は１５５０℃〜１６５０℃である。
【００９２】
石炭酸素ガンにより溶融スラグに噴射される石炭粉中に含有される硫黄及び燐の量は、できる限り少なくすべきであり、通常は、炭素含有量は約７７重量％よりも高く保つ。噴入する石炭粉の一部は、噴入する酸素中で燃焼して、大量の熱を生成し、この熱をさらに予備還元鉄鉱石及びフラックスの溶融に使用することができ、石炭粉の一部は、鋼スラグ中の液体ＦｅＯと連続的に還元反応し、それらの別のごく一部は、溶銑に入って炭素を浸透させる。石炭粉及び酸素ガスを鋼スラグ層の中間に同時に吹き込み、高温製錬スラグ、予備還元鉄鉱石、フラックス粉、及び炭素粉を激しく混合することにより、予備還元鉄鉱石及びフラックスの高速溶融並びに炭素還元液体酸化鉄の連続還元反応に適した動力学的条件を確立するようにする。溶銑中の溶解炭素も、混合されたスラグ及び鋼の界面において鋼スラグ中のＦｅＯを還元し続ける。溶融スラグ及び溶鋼の酸化は、炭素含有量２．０重量％〜３．０重量％、燐含有量０．０２０重量％未満、及び硫黄含有量０．０５重量％未満の溶鋼を得るように石炭酸素ガン内の石炭酸素比を調整することにより制御する。酸素吹錬炉において、フラックスを、溶鋼１０００ｋｇ当たり４０ｋｇ〜７０ｋｇの量で酸素吹錬炉に添加して、スラグを作ると共に脱硫及び脱燐を行い、スラグの塩基度を、３．０〜５．０以内に制御する。溶鋼の炭素含有量及び温度が、酸素を吹き込むことによりＲＨ又はＬＦ精錬炉それぞれの要件を満たすことで、以下の成分：Ｃ、０．０１％〜０．４０％；Ｓｉ、０．０１％未満；Ｍｎ、０．０２％未満；Ｓ、Ｐ、０．０１０％未満を含む溶鋼が生産され、溶鋼の温度は、１５８０℃〜１６８０℃である。
【００９３】
ＣＯの二次燃焼により生成される熱は、製錬炉内の溶融スラグ中の石炭粉の燃焼及び還元反応により生成されるものであり、フォームスラグ燃焼領域における予備還元塊成化物及びフラックスに放射及び熱伝導的に送達され、その結果、原材料の溶融速度をさらに加速する。
【００９４】
製錬炉９及び酸素吹錬炉２１が生成した廃ガス及び余熱は、発電のために再利用される。石炭ガスを使用して、原材料を予熱することができ、かつ回転炉床炉等の燃料として使用することができ、ＣＯ２が回収されて再利用される。鋼スラグを使用して、セメント、鋼スラグ微粉等が生成される。
【００９５】
実施例２
手順は、以下を除いて実施例１のものと同じである。
【００９６】
鉄含有物質：５０％が鉄鉱石粉、５０％が鉄含有冶金粉及びダストである。
炭素含有物質：石炭粉。
鉄含有冶金粉及びダストの組成：ミルスケール、高炉ダスト、回転炉床炉ダスト、電気炉ダスト、及び焼結塊成化ダスト等。
【００９７】
塊成化物を、鉄鉱石粉、鉄含有冶金ダスト、及び粘結剤等によって作り、これらを、回転炉床炉による予備還元後にフラックスとしての生石灰及びドロマイトと共に製錬炉に添加する。
【００９８】
図３に示すように、回転炉床炉１内の予備還元塊成化物を、回転炉床炉のスクリュー払出機２により回転炉床炉のアウトフィードホッパー３に搬送し、続いて８００℃〜９００℃の温度の予備還元塊成化物を生石灰及びドロマイト等のフラックスと共に、高温一次スクリューコンベヤー５、中間貯蔵タンク６、及び高温二次スクリューコンベヤー７により製錬炉９の上の直列型分配器８に搬送した後に、直列型分配器８により製錬炉の沸騰溶融スラグ分配領域に添加する。フラックスホッパー４は、回転炉床炉のアウトフィードホッパー３の上に配置する。
【００９９】
製錬炉の側壁における石炭酸素ガン１２は、スラグ層の水平面と図１に角度αとして示す３０度の角度を形成し、一方で石炭酸素ガン１２は、挿入点における製錬炉の直径方向に対して０度の角度、すなわちβ＝０でスラグ領域の中間層のスラグに挿入される。
【０１００】
実施例３
手順は、以下を除いて実施例１のものと同じである。
【０１０１】
鉄含有材料：全てが鉄含有冶金粉及びダストである。
炭素含有材料：コークス炉石炭ガス、高炉石炭ガス、天然ガス、及び生成石炭ガスの１つ又は複数。
【０１０２】
コークス炉石炭ガス、高炉石炭ガス、天然ガス、及び生成石炭ガスの１つ又は複数を、石炭酸素ガン１２により噴入する。製錬炉の側壁における石炭酸素ガン１２は、水平面と４５℃の角度、すなわちα＝４５度で斜め下方に、かつ製錬炉体の内面の法線方向と３０度の角度で、すなわち図２に示すようにβ＝３０度で、鋼スラグの中央に挿入する。
【０１０３】
実施例４
手順は、以下を除いて実施例１のものと同じである。
【０１０４】
鉄含有物質：鉄鉱石微粉。
炭素含有物質：石炭粉。
【０１０５】
図４に示すように、本発明の連続製鋼設備において、回転炉床炉１を懸濁予備還元炉３７に置き換える。懸濁予備還元炉３７と接続した高温搬送床は、送出タンク３８及び高温搬送パイプ３９を含み、高温搬送パイプ３９は、直列型分配器８と接続する。６００℃〜８００℃の温度であり金属化率８５％の予備還元鉄含有微粉を、製錬炉９に、すなわち製錬炉内のフォームスラグ沸騰領域に添加する。
【０１０６】
実施例５
手順は、以下を除いて実施例１のものと同じである。
【０１０７】
鉄含有物質：鉄鉱石微粉。
炭素含有物質：石炭粉。
【０１０８】
図５に示すように、本発明の連続製鋼設備において、回転炉床炉１を懸濁予備還元炉３７に置き換える。６００℃〜８００℃の温度であり金属化率８５％の予備還元鉄含有微粉を、鉄含有物質の微粉噴射ガン４０によって製錬炉９内のフォームスラグ沸騰領域に添加する。
【０１０９】
実施例６
鉄含有物質：鉄鉱石微粉。炭素含有物質：石炭粉。この例では、高温濃厚相搬送床及び直列型分配器を適用する。
【０１１０】
本発明の連続製鋼設備は、懸濁予備還元炉に関連する混合した鉄含有物質及びフラックスを収容している高温貯蔵ホッパー９１、送出タンク９２、搬送パイプ９３、回収タンク９４、直列型分配器９５、製錬炉９６、石炭ガス出力装置９７、溶融池の酸素ガン９８、ＣＯ酸素燃焼ガン９９、炭素含有物質噴射ガン９１１、製錬炉の酸素ガン９１２、製錬炉の出滓口９１３、製錬炉のサイフォン出鋼口９１４、製錬炉底部の出湯口９１５、酸素吹錬炉９１６、酸素吹錬炉の酸素ガン９１７、酸素吹錬炉の炭素含有物質燃焼ガン９１８、酸素吹錬炉のフラックス添加システム９１９、酸素吹錬炉の出鋼口９２０、酸素吹錬炉の出滓口９２１、酸素吹錬炉底部の出湯口９２２、酸素吹錬炉の上部に配置した石炭ガス出力装置９２３を備え、製錬炉９６及び酸素吹錬炉９１６は、図６又は図７の断面図に示すように円筒形態である。製錬炉９６及び酸素吹錬炉９１６は、耐久性材料システム、水冷システム、廃棄物処理システム、及び余熱再利用システムを含む。ここで、図６と図７との相違は、図６では鉄含有物質を直列型分配器により添加することに加えて、鉄含有物質及びフラックスも噴射ガンを使用して鋼スラグに噴射することである。
【０１１１】
４００℃〜８００℃の温度であり懸濁予備還元炉により生成された予備還元鉄鉱石微粉及びフラックス（例えば、生石灰、ドロマイト）微粉を、製錬炉９６の上の直列型分配器９５に、混合した鉄含有物質及びフラックスを収容しており高温濃厚相搬送床によって懸濁予備還元炉と接続されている高温貯蔵ホッパー９１、送出タンク９２、搬送パイプ９３、及び回収タンク９４により搬送し、続いて分配器９５により製錬炉内のスラグ表面の上方の分配領域に添加する。高温火炎を、製錬炉の上側部分にある２つの側壁における２つのＣＯ酸素燃焼ガン９８によりスラグ表面の上方の分配領域に噴射して、鉄鉱石微粉及びフラックス微粉を加熱する。製錬炉の側壁における炭素含有材料噴射ガン９１１は、製錬炉の酸素ガンの直上に配置する。炭素含有材料噴射ガン９１１及び酸素ガンは、上下に配置し、これらの両方が、スラグ層の水平面と１５度〜６０度の角度を形成すると共に製錬炉の直径方向と０度〜４５度の角度を形成し、図２に示すような角度βでスラグ領域のスラグに挿入される。沸騰領域は、吹錬時にスラグ層から形成され、噴射ガンの角度は、沸騰領域を回転させないか又は時計方向若しくは反時計方向に回転させるように調整することができる。沸騰領域は、鉄鉱石微粉及びフラックス微粉に十分な物理的及び化学的な反応動力学的条件を提供する。製錬炉の壁の上側部分にある出滓口９１３をスラグ層の上限位置に配置して、スラグの連続的な排出を達成する。溶融池の酸素ガン９８を、溶融池のサイフォン出鋼口９１４の前で溶鋼に挿入して溶鋼に酸素を吹き込むことにより、溶鋼中の炭素含有量をさらに減らすと共に溶鋼の温度を上昇させるようにし、得られるＣＯガスには、製錬炉内の溶融池を攪拌する効果がある。製錬炉の外側壁の下側部分にあるサイフォン出鋼口９１３及びサイフォン出鋼口９１４は、鋼を酸素吹錬炉９１６に連続的に排出することを確実にする。酸素吹錬炉９１６の上側部分にある酸素ガン９１７は、溶鋼を吹錬して溶鋼の炭素含有量（０．０１重量％〜０．０４重量％）及び鋼の温度がＲＨ又はＬＦ精錬炉の要件を満たすようにする。製錬炉により生成されるＣＯ又は可燃ガスは、酸素吹錬炉の炭素含有物質燃焼ガン９１８の作用により燃焼することで、酸素吹錬炉内の溶鋼の温度を維持又は上昇させる熱を提供する。酸素吹錬炉のフラックス添加システム９１９は、生石灰、ドロマイト等の造滓剤を酸素吹錬炉に添加して、温度を保ちつつ溶鋼から硫黄及び燐をさらに除去する。溶鋼が酸素吹錬炉の壁の上側部分にある出滓口９２１の高さに達すると、一定量のスラグが予め排出され、酸素吹錬炉の壁の下側部分にある出鋼口９２０がスラグのない鋼の排出を達成する。
【０１１２】
鉄鉱石精錬粉、生石灰、及びドロマイトを、ボールミル粉砕機により１０μｍ〜４０μｍの微粉に微粉砕する。鉄鉱石微粉を、懸濁予備還元炉内で６００℃〜１０００℃の温度で予備還元して、予備還元率８５％〜９７％の予備還元鉄鉱石微粉を得る。予備還元鉄鉱石精錬粉、生石灰、及びドロマイトの混合比は、冶金プロセス中の複数の物質のスラグ成分を制御することにより決定する。スラグの通常の塩基度は、１〜１．５であり、Ａｌ２Ｏ３：１３％〜１６％、ＭｇＯ：８％〜１０％、ＦｅＯ：０．５％未満、ＣａＯ：３８％〜４０％、ＳｉＯ２：３２％〜３４％である。
【０１１３】
製錬炉内のスラグ層の厚さは約７００ｍｍ〜１０００ｍｍであり、その温度は約１４５０℃〜１５５０℃であり、溶融池内の溶鋼の深さは約７００ｍｍである。添加後、鉄鉱石微粉及びフラックスの混合物は、５秒〜３０秒以内にスラグに溶融する。
【０１１４】
Ｎ２又はＣＯをキャリアガスとして水冷ガンにより溶融スラグに噴射される石炭粉中に含有される、硫黄及び燐の量は、できる限り少なくすべきであり、通常は、炭素含有量は約７７重量％よりも高く保つ。噴入する石炭粉の一部は、噴入する酸素ガス中で燃焼して、大量の熱を生成し、この熱をさらに予備還元鉄鉱石微粉及びフラックスの溶融に使用することができ、石炭粉の一部は、鋼スラグ中の液体ＦｅＯと連続的に還元反応し、それらの別のごく一部は、溶銑に入って炭素を浸透させる。石炭粉及び酸素ガスを、鋼スラグ層の中央部上側部分に同時に吹き込んで、高温製錬スラグ、予備還元鉄鉱石微粉、フラックス微粉、及び炭素粉を激しく混合することにより、予備還元鉄鉱石微粉及びフラックス微粉の高速溶融並びに炭素還元液体酸化鉄の連続還元反応に適した動力学的条件を確立する。溶銑中の溶解炭素も、混合されたスラグ及び鋼の界面において還元製錬スラグ中のＦｅＯを還元し続ける。溶融スラグ及び溶鋼の酸化を、製錬スラグ及び溶鋼に酸素を吹き込むことにより制御して、炭素含有量１．０重量％〜３．５重量％の溶鋼を得る。酸素吹錬炉において、フラックスを、溶鋼１０００ｋｇ当たり４０ｋｇ〜７０ｋｇの量で酸素吹錬炉に添加して、スラグを作ると共に脱硫及び脱燐を行い、スラグの塩基度を、３．０〜５．０以内に制御する。酸素を吹き込むことにより、溶鋼の炭素含有量及び温度が、ＲＨ又はＬＦ精錬炉それぞれの要件を満たすことで、以下の成分：Ｃ、０．０１％〜０．４０％；Ｓｉ、０．０５％未満；Ｍｎ、０．３０％未満；Ｓ、Ｐ、０．０１０％未満を含む溶鋼が生産され、溶鋼の温度は、１５８０℃〜１６８０℃である。
【０１１５】
ＣＯの二次燃焼により生成される熱は、製錬炉内の溶融スラグ中の石炭粉の燃焼及び還元反応により生成されるものであり、分配領域における予備還元鉄鉱石微粉及びフラックス微粉に放射及び熱伝導的に送達され、その結果、原材料の溶融速度をさらに加速する。
【０１１６】
製錬炉９６及び酸素吹錬炉９１６が生成した廃ガス及び余熱は、発電のために再利用される。吸収したＣＯ２ガスを使用して、鉄鉱石微粉等が予熱及び予備還元され、続いてＣＯ２が再利用される。鋼スラグを使用して、セメント、鋼スラグ微粉等が生成される。
【０１１７】
実施例７
手順は、以下を除いて実施例６のものと同じである。
【０１１８】
鉄含有物質：８０％が鉄鉱石微粉、２０％が鉄含有冶金粉及びダスト。炭素含有物質：石炭粉。
鉄含有物質及びフラックスは、噴射ガンを使用して炉に噴射する。
【０１１９】
鉄含有冶金粉及びダストの組成：ミルスケール、高炉ダスト、回転炉ダスト、電気炉ダスト、及び焼結塊成化ダスト等。
【０１２０】
鉄鉱石微粉、ミルスケール、高炉ダスト、回転炉ダスト、電気炉ダスト、及び焼結塊成化ダストの２つ以上を、生石灰及びドロマイトと共に１０μｍ〜４０μｍの微粉に粉砕する。
【０１２１】
本発明の連続製鋼設備は、製錬炉９６、石炭ガス出力装置９７、溶融池の酸素ガン９８、ＣＯ酸素燃焼ガン９９、鉄含有物質及びフラックス噴射ガン９１０、炭素含有物質噴射ガン９１１、製錬炉の酸素ガン９１２、製錬炉の出滓口９１３、製錬炉のサイフォン出鋼口９１４、製錬炉底部の出湯口９１５、酸素吹錬炉９１６、酸素吹錬炉の酸素ガン９１７、酸素吹錬炉の炭素含有物質燃焼ガン９１８、酸素吹錬炉のフラックス添加システム９１９、酸素吹錬炉の出鋼口９２０、酸素吹錬炉の出滓口９２１、酸素吹錬炉底部の出湯口９２２、及び石炭ガス出力装置２３を備える。製錬炉９６及び酸素吹錬炉９１６は、図８の断面図に示すように円筒形態である。製錬炉９６及び酸素吹錬炉９１６は、耐久性材料システム、水冷システム、廃棄物処理システム、及び余熱再利用システムを含む。
【０１２２】
実施例８
手順は、以下を除いて実施例７のものと同じである。
【０１２３】
鉄含有物質：１０％〜９０％が鉄鉱石微粉であり、９０％〜１０％が鉄含有冶金粉及びダストである。炭素含有物質：天然ガス、可燃氷、コークス炉ガス、及び生成石炭ガスの１つ又は複数。鉄含有材料及びフラックスは、噴射ガンを使用して炉に噴射する。
【０１２４】
炭素含有物質噴射ガン９１１によりスラグ層に噴射されるガスは、天然ガス、可燃氷、コークス炉ガス、及び生成石炭ガスの１つ又は複数である。
【０１２５】
好適な実施例が、図面と共に上述されている。しかしながら、本発明の範囲から逸脱せずに、当業者は、本発明の実施例に従って補正、改良、及び代替を行うことができ、かつ複数の実施例を組み合わせることができる。特に、本説明における特徴の数（例えば、１つ又は複数）の解説は、特に指示のない限り、通常は限定的なものではなく例示的なものである。当業者は、本発明の技術的動機に基づいて適当な数の特徴を配置することができる。したがって、上述の実施例のすべてと、それらの補正、改良、代替、及び組み合わせとは、すべてが添付の特許請求の範囲に包含され、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲及びその均等物によってのみ規定される。
【符号の説明】
【０１２６】
１  回転炉床炉
２  回転炉床炉のスクリュー払出機
３  回転炉床炉のアウトフィードホッパー
４  フラックスホッパー
５  一次スクリューコンベヤー
６  中間貯蔵タンク
７  二次スクリューコンベヤー
８  直列型分配器
９  製錬炉
１０  石炭ガス出力部材
１１  石炭ガス酸素燃焼ガン
１２  石炭酸素ガン
１３  アルゴンガスガン
１４  製錬炉の出滓口
１５  製錬炉底部の出湯口
１６  製錬炉の水冷炉壁
１７  製錬炉の耐火材料炉壁
１８  サイフォン出鋼口
１９  サイフォン出鋼口の水冷炉壁
２０  サイフォン出鋼口の耐火材料炉壁
２１  酸素吹錬炉
２２  酸素吹錬炉の酸素ガン
２３  酸素吹錬炉の石炭ガス出力装置
２４  酸素吹錬炉のフラックス入力部材
２５  酸素吹錬炉のカバー
２６  酸素吹錬炉の出滓口
２７  酸素吹錬炉の出鋼口
２８  酸素吹錬炉の出湯口
２９  酸素吹錬炉の水冷炉壁
３０  酸素吹錬炉の耐火材料炉壁
３１  酸素吹錬炉の吹錬酸素ガス透過性煉瓦
３２  製錬炉の吹錬酸素ガス透過性煉瓦
３３  製錬炉の吹錬酸素ガス透過性煉瓦
３４  高温搬送車両
３５  搬送車両の軌道
３６  取出ホッパー
３７  懸濁予備還元炉
３８  送出タンク
３９  搬送パイプ
４０  鉄含有物質の微粉噴射ガン
４１  溶鋼
４２  鋼スラグ
９１  高温貯蔵ホッパー
９２  送出タンク
９３  搬送パイプ
９４  回収タンク
９５  直列型分配器
９６  製錬炉
９７  石炭ガス出力装置
９８  溶融池の酸素ガン
９９  ＣＯ酸素燃焼ガン
９１０  噴射ガン
９１１  炭素含有物質噴射ガン
９１２  製錬炉の酸素ガン
９１３  製錬炉の出滓口
９１４  製錬炉のサイフォン出鋼口
９１５  製錬炉底部の出湯口
９１６  酸素吹錬炉
９１７  酸素吹錬炉の酸素ガン
９１８  酸素吹錬炉の炭素含有物質燃焼ガン
９１９  酸素吹錬炉のフラックス添加システム
９２０  酸素吹錬炉の出鋼口
９２１  酸素吹錬炉の出滓口
９２２  酸素吹錬炉底部の出湯口
９２３  酸素吹錬炉の石炭ガス出力装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005619021.tif 000009